DE102016121572A1

DE102016121572A1 - Weiche kraftmaschinenabdeckung für einen einlasskrümmer

Info

Publication number: DE102016121572A1
Application number: DE102016121572.4A
Authority: DE
Inventors: Christopher William Newman; Christopher T. Snow
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-06-01
Also published as: CN106812604A; CN106812604B; US20170152818A1; US9840989B2

Abstract

Eine Abdeckung für eine Kraftmaschinenanordnung eines Kraftfahrzeugs ist an einem Ende durch ein Scharnier und an dem anderen Ende durch Buchsen befestigt, die in Kraftmaschinenauswölbungen ineinandergreifen. Die Kraftmaschinenanordnung hat ein erstes, an einem oberen, nach hinten gerichteten Ende der Kraftmaschinenanordnung befindliches Scharnierteil, und hat erste eine erste und eine zweite strukturelle Auswölbung, die nach oben verlaufen und von dem ersten Scharnierteil beabstandet sind. Die Abdeckung hat einen Schaumstoffkörper, der auf ein starres Substrat umspritzt ist. Das Substrat hat ein integrales zweites Scharnierteil, das in das erste Scharnierteil eingreift. Der Schaumstoffkörper ist aus Polyurethanschaum mit einer ersten und zweiten Buchse geformt, die jeweils lösbar die erste bzw. zweite Auswölbung aufnehmen, um die Abdeckung in einer installierten Position zu halten. Die weiche Abdeckung bietet eine exzellente Geräusch- und Vibrationsleistung, zusammen mit einem gewünschten visuellen Erscheinungsbild. Die manuelle Installation und das Entfernen der Abdeckung sind leicht und ohne Werkzeuge oder entfernbare Befestigungselemente zu erledigen.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN

Nicht zutreffend.

AUSSAGE HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG

Nicht zutreffend.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf dekorative Abdeckungen, die an internen Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge installiert sind, und insbesondere auf das Montieren einer weichen Kraftmaschinenabdeckung an einer Kraftmaschine und einem Lufteinlasskrümmer.
Der Kraftmaschinenraum eines Fahrzeugs ist für Fahrzeugingenieure und- konstrukteure mit verschiedenen Herausforderungen verbunden, da Funktionalität, Wartungsfreundlichkeit und Ästhetik in einem relativ kleinen Raum bereitgestellt werden müssen. Herstellungs- und Montagekosten sowie das Gewicht, das letztlich die Kraftstoffwirtschaftlichkeit beeinflusst, sind bei der Lieferung eines wettbewerbsfähigen Produkts ebenfalls zu berücksichtigen. Eine Kraftmaschinenabdeckung wird in der Regel verwendet, um das Gesamterscheinungsbild des Kraftmaschinenraums zu verbessern und um die Ausbreitung von Kraftmaschinengeräuschen zu reduzieren. Zur Herstellung einer Kraftmaschinenabdeckung werden üblicherweise spritzgegossene Polymere verwendet.
In der Regel kann das Montieren einer Kraftmaschinenabdeckung an einer Kraftmaschine verschiedene Stahlhalterungen, Befestigungselemente oder andere Verbindungsstrukturen wie beispielsweise Haken oder Klammern umfassen. Der Einsatz mehrerer Zwischenkomponenten, von denen eine Seite an der Kraftmaschinenabdeckung und die andere Seite an der Kraftmaschinenkomponente (z. B. einem Lufteinlasskrümmer oder einem Nockenwellendeckel) befestigt ist, schafft viele potenzielle Stellen für Probleme durch Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit (NVH-Noise, Vibration, Harshness), etwa Quietschen und Klappern. Eine relativ große Teileanzahl führt zu zusätzlichen Teilekosten und einer damit verbundenen Erhöhung der Herstellungs-/Montagekosten.
Der Lufteinlasskrümmer, der eingehende Luft zu den jeweiligen Kraftmaschinenzylindern einer Brennkraftmaschine leitet, wurde in der Vergangenheit aus Metall gefertigt. In jüngerer Zeit werden zur Herstellung von Einlasskrümmern auch verschiedene gegossene Materialien, einschließlich Thermokunststoff, Harze und Polymere, verwendet. Bevorzugten Materialien können Nylon und andere Polyamide umfassen, die ferner Füllmaterial wie Glasfasern umfassen können. Durch einen Wechsel zu Kunststoffmaterialien wurde eine Gewichtsreduzierung erreicht, doch die Abhängigkeit von Halterungen und Befestigungselementen mit einer hohen Teilezahl ist geblieben.
In der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/525,578, eingereicht am 28. Oktober 2014, mit dem Titel „Integrally-Molded Intake Manifold Connector for Engine Cover of Combustion Engine“, auf die hier vollumfänglich Bezug genommen wird, wird eine Scharnierverbindung offenbart, wobei Scharnierstifte, die von Radialarmen der Kraftmaschinenabdeckung verlaufen, jeweils eine Elastomerhülse tragen, und wobei die Scharnierstifte in Nuten aufgenommen werden, die durch Querstreifen gebildet werden, getragen von strukturellen Rippen des Krümmerkörpers.
In der ebenfalls anhängigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 14/804,405, eingereicht am 21. Juli 2015, mit dem Titel „Hinged Engine Cover for Intake Manifold“, auf die hier vollumfänglich Bezug genommen wird, wird eine Scharnierschnittstelle offenbart, wobei integral am Einlasskrümmer ausgeformte C-Haken eine Scharnierspindel aufnehmen, die ein integral geformtes Element der Abdeckung ist.
Die Kraftmaschinenabdeckung wird in der Regel als ein einteiliger geformter Artikel hergestellt, um das Herstellen zu vereinfachen und Kosten zu senken. Um die Kraftmaschinenabdeckung über die Lebensdauer hinweg und unter den rauen Bedingungen in einem Fahrzeug sicher erhalten zu können, müssen die Scharnierkomponenten recht starr sein. Folglich wird ein Nylon oder ein anderes hartes thermoplastisches Material, das für das Scharnierelement benötigt wird, verwendet, um die gesamte Abdeckung zu bilden. Ein hartes Material kann jedoch für das Abschwächen von Geräuschen und Vibrationen weniger wirksam sein.
Zusätzlich sind Befestigungselemente, die zum Sichern der Abdeckung an dem Ende gegenüber dem Scharnier verwendet werden, relativ schwierig zu erreichen und/oder während der Installation zu handhaben. Folglich wäre es wünschenswert, die Geräuschabschwächung zu erhöhen und gleichzeitig eine Befestigung bereitzustellen, die die Installation vereinfacht, die Anzahl der Teile reduziert und die Kosten senkt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Einrichtung für ein Kraftfahrzeug eine Kraftmaschinenanordnung, die ein erstes, an einem oberen, nach hinten gerichteten Ende der Kraftmaschinenanordnung befindliches Scharnierteil hat, und die eine erste und zweite strukturelle Auswölbung hat, die nach oben verlaufen und von dem ersten Scharnierteil beabstandet sind. Eine Abdeckung umfasst ein starres Substrat und einen Schaumstoffkörper, der auf das Substrat gespritzt wurde. Das Substrat hat ein integrales zweites Scharnierteil, das in das erste Scharnierteil eingreift. Der Schaumstoffkörper hat eine erste und zweite Buchse, die jeweils lösbar die erste bzw. zweite Auswölbung aufnehmen, um die Abdeckung in einer installierten Position zu halten. Die Verbundmaterialkraftmaschinenabdeckung erhält ein attraktives Erscheinungsbild und gute Geräuschabsorptionseigenschaften, während sie eine ausreichend starre Scharnierbefestigung mit einem Einrastbefestigungssystem kombiniert, das ohne die Notwendigkeit von Werkzeugen oder entfernbaren Befestigungselementen funktioniert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise perspektivische Ansicht einer Kraftmaschine und Kraftmaschinenabdeckung nach dem Stand der Technik.
2 ist eine teilweise perspektivische Querschnittsansicht einer mit einem Scharnier versehenen Kraftmaschinenabdeckung, die teilweise an einem Einlasskrümmergehäuse installiert ist.
3 ist eine perspektivische Draufsicht auf einen Teil einer geformten Kraftmaschinenabdeckung nach dem Stand der Technik, die eine Spindel oder einen Drehzapfen beinhaltet.
4 ist eine perspektivische Rückansicht eines Teils eines Ansaugkrümmers nach dem Stand der Technik, das C-Haken zum Aufnehmen des Drehzapfens einer Abdeckung beinhaltet.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbundmaterialkraftmaschinenabdeckung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines geformten Substrats der Verbundmaterialkraftmaschinenabdeckung vor dem Aufspritzen.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Verbundmaterialkraftmaschinenabdeckung nach dem Aufspritzen des Substrats aus 6 mit Polyurethanschaum zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht der Abdeckung aus 7.
9 ist eine Unteransicht der Verbundmaterialabdeckung, die Buchsen zum Verbinden der Abdeckung mit einer Kraftmaschinenanordnung zeigt.
Die 10–13 sind perspektivische Ansichten einer Kraftmaschinenanordnung mit strukturellen Auswölbungen zum Verbinden mit den Buchsen in der Abdeckung.
14 ist eine perspektivische Draufsicht auf die an der Kraftmaschinenanordnung installierte Abdeckung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug nehmend auf 1, trägt eine interne Brennkraftmaschine 10 eine Kraftmaschinenabdeckung 11. Konventionell ist die Abdeckung 11 starr und könnte ein gegossenes polymeres Material wie beispielsweise Nylon, PVC oder Polyurethan umfassen. Die Abdeckung 11 kann verschiedene Details zum Aufnehmen von Merkmalen und Zubehör der Kraftmaschine 10 umfassen, etwa eine Ölöffnung 12. Verschiedene Halterungen und Befestigungselemente werden konventionell verwendet, um die Abdeckung 11 an verschiedenen Strukturen der Kraftmaschine 10 zu montieren.
Die 2–4 zeigen verbesserte, mit Scharnieren versehene Kraftmaschinenabdeckungen, wie sie in den oben zitierten Patentanmeldungen offenbart wurden, wobei Scharniermerkmale am hinteren Ende der Kraftmaschine (z. B. am Lufteinlasskrümmer) und am hinteren Ende der Abdeckung bereitgestellt sind, und wobei entfernbare Befestigungselemente das vordere Ende der Abdeckung halten. Folglich hat ein Lufteinlasskrümmer 15 integral geformte Scharniermerkmale 16 zum Befestigen einer Abdeckung 17, was die Notwendigkeit einer Halterung und von Befestigungselementen am hinteren Ende einer Kraftmaschinenanordnung eliminiert. Der Einlasskrümmer 15 kann durch Spritzgießen eines Polyamidthermokunststoffs wie Nylon geformt werden und kann vorzugsweise ein Füllmaterial wie Glasfaser umfassen. Scharniermerkmale 16 können mit mehreren strukturellen Rippen verbunden sein, die beispielsweise vom Krümmer 15 nach außen ragen. Nach dem Eingreifen in Scharniermerkmale 16 wird die Abdeckung 17 abwärts geneigt und über dem Einlasskrümmer 15 und dem Rest der Kraftmaschinenanordnung durch Befestigen einer Schraube 18 durch ein korrespondierendes Loch in der Abdeckung 17 sowie in eine Gewindebohrung 19 am Einlasskrümmer 15 am vorderen Ende der Kraftmaschinenanordnung befestigt. Die 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, wobei ein Drehzapfen 21 einer Abdeckung 20 dazu ausgelegt ist, an C-Haken 22 und 23 montieren zu werden, um eine Scharnieranordnung zwischen der Abdeckung 20 und einem Luftansaugkrümmergehäuseelement 24 zu bilden.
Eine Verbundmaterialkraftmaschinenabdeckung 30 wird in 5–9 gezeigt. Die Abdeckung 30 hat ein starres Substrat 31, das durch ein Schaumgehäuse 32 umspritzt ist. Das starre Substrat 31 umfasst vorzugsweise einen allgemein rechteckigen Rahmen 33 mit einer Laschenverlängerung 34, der von einem Ende zu einer gegossenen Drehzapfenstruktur 35 verläuft, um einen Teil eines Scharniers zu bilden, das mit einer Kraftmaschinenanordnung (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Rahmen 33 kann umspritzte Querversteifungen 38 umfassen, die der allgemeinen Form der Abdeckung 30 folgen. Der Drehzapfen 35 umfasst Ausrichtungsflansche 36 und 37 zum Lagern gegen korrespondierende Oberflächen eines Scharniermerkmals an der Kraftmaschinenanordnung, um die Abdeckung 30 an einem gewünschten Ort auszurichten.
Die Laschenverlängerung 34 ragt aus einem Schaumstoffkörper 32 hervor, sodass der Drehzapfen 35 nicht von der Umspritzung bedeckt ist. Das Substrat 31 wird vorzugsweise aus Nylon oder einem anderen starren thermoplastischen Material gegossen, könnte aber auch aus Metall oder anderen starren Materialien geformt sein. Der Schaumstoffkörper 32 ist vorzugsweise aus einem Polyurethanschaum geformt, wobei das Schäumen Flexibilität und verbesserte Dämpfungseigenschaften für das Abschwächen von Geräuschen und Vibration bereitstellt. Der Schaumstoffkörper 32 hat eine angemessene Größe und Form, um die Kraftmaschinenanordnung zu verdecken und auf ihr zu ruhen, und kann mit Dekormerkmalen, Logos oder anderen grafischen oder textlichen Informationen gegossen werden. Darüber hinaus wird die Nachgiebigkeit/Flexibilität des Schaumstoffkörpers 32 genutzt, um Montagemerkmale zu erzeugen, die keine zusätzlichen Befestigungselemente erfordern. In dieser Ausführungsform hat ein Schaumstoffkörper 32 eine erste Buchse 40 und eine zweite Buchse 41 zum lösbaren Aufnehmen korrespondierender Auswölbungen, die an der Kraftmaschinenanordnung (weiter unten beschrieben) ausgeformt sind, um die Abdeckung 30 in ihrer installierten Position zu halten. In Abhängigkeit von der genutzten strukturellen Auswölbung können die Buchsen 40 und 41 eine Ösentasche umfassen, die von einer Unterseite teilweise in den Schaumstoffkörper 32 eindringt, wie durch die Buchse 40 gezeigt, oder können ein Durchgang sein, der vollständig durch den Schaumstoffkörper 32 verläuft, wie durch die Buchse 41 gezeigt. Die Nachgiebigkeit des Schaumstoffkörpers 32 gestattet den Buchsen 40 und 41, sich in einer Art und Weise auszudehnen, die die entsprechende strukturelle Auswölbung von der Kraftmaschinenanordnung gestattet und dann erfasst.
Die 10–13 zeigen eine Kraftmaschinenanordnung 45, die dazu ausgeführt ist, eine Abdeckung 30 aufzunehmen. Die Kraftmaschinenanordnung 45 kann ein Paar Nockenwellendeckel 46 und 47 und einen Lufteinlasskrümmer 48 umfassen, um die strukturellen Merkmale für das Montieren der Abdeckung 30 bereitzustellen; alternativ könnten jedoch auch andere Kraftmaschinenkomponenten genutzt werden. In dieser Ausführungsform verläuft ein Paar C-förmiger Haken 50 und 51 vom Einlasskrümmer 48 an einem oberen, nach hinten gerichteten Ende einer Kraftmaschinenanordnung 45 (d. h., am hinteren Ende eines Kraftmaschinenraums des Fahrzeugs), die dazu ausgelegt ist, den Drehzapfen 35 der Abdeckung 30 aufzunehmen. Der Abstand und/oder die Breite der C-Haken 50 und 51 sind dazu ausgeführt, sich mit Flanschen 36 und 37 am Drehzapfen 35 zu verbinden, um die Abdeckung 30 für die Installation korrekt auf die Kraftmaschinenanordnung 45 auszurichten. Beispielsweise können die Flansche 36 und 37 gegen die Innenkanten der C-Haken 50 und 51 passen, während der Drehzapfen 35 über die Flansche 36 und 37 hinaus verläuft, um in innere Nuten der C-Haken 50 und 51 einzugreifen.
Eine erste strukturelle Auswölbung von der Kraftmaschinenanordnung 45 umfasst einen Kugelzapfen 55, der vom Nockenwellendeckel 47 vertikal nach oben verläuft. Eine Kugel am Ende des Kugelzapfens 55 wird von der Ösentasche 40 an der Unterseite des Schaumgehäuses 32 erfasst. Vorzugsweise können die Innenabmessungen der Ösentasche 40 dazu ausgeführt sein, dass sie zum äußeren Profil des Kugelzapfens 55 passen. Der Kugelzapfen 55 kann eine geformte Kunststoffkomponente sein, deren Basis in einer passenden Bohrung am Nockenwellendeckel 47 installiert ist, beispielsweise durch eine Presspassung.
Eine zweite strukturelle Auswölbung von der Kraftmaschinenanordnung 45 umfasst einen Öleinfüllstutzen 56, der vom Nockenwellendeckel 46 vertikal nach oben verläuft. Eine korrespondierende Buchse 41 an der Abdeckung 30 umfasst einem Durchgang, der durch den Schaumstoffkörper 32 verläuft und einen Innendurchmesser hat, der etwas kleiner als ein Außendurchmesser des Einfüllstutzens 56 ist. Der Einfüllstutzen 56 wird passgenau von dem Durchgang der Buchse 41 erfasst, um die Abdeckung 30 an ihrer installierten Position, wie in 14 gezeigt, zu halten.
Die vorstehende Erfindung kombiniert 1) ein Scharnier und einen internen Rahmen mit einer ausreichenden Steifigkeit, um die Abdeckung bündig auszurichten und zu halten, und 2) einen weichen Abdeckkörper mit einer exzellenten Geräusch- und Vibrationsleistung, zusammen mit einem gewünschten visuellen Erscheinungsbild. Die manuelle Installation und das Entfernen der Abdeckung ist leicht und ohne Werkzeuge oder entfernbare Befestigungselemente zu erledigen.

Claims

Einrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Folgendes umfasst: eine Kraftmaschinenanordnung, die ein erstes, an einem oberen, nach hinten gerichteten Ende der Kraftmaschinenanordnung befindliches Scharnierteil hat, und die eine erste und zweite strukturelle Auswölbung hat, die nach oben verlaufen und von dem ersten Scharnierteil beabstandet sind; und eine Abdeckung, die ein starres Substrat und einen Schaumstoffkörper umfasst, der auf das Substrat umspritzt wurde, wobei das Substrat ein integrales zweites Scharnierteil hat, um in das erste Scharnierteil einzugreifen, und wobei der Schaumstoffkörper eine erste und eine zweite Buchse hat, die jeweils lösbar die erste bzw. zweite Auswölbung aufnehmen, um die Abdeckung in einer installierten Position zu halten.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste strukturelle Auswölbung einen Kugelzapfen umfasst, der von einem Nockenwellendeckel der Kraftmaschinenanordnung aus verläuft, und wobei die erste Buchse eine Ösentasche umfasst, die in eine Unterseite des Schaumstoffkörpers geformt und dazu ausgeführt ist, den Kugelzapfen zu erfassen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite strukturelle Auswölbung einen Öleinfüllstutzen umfasst, der von der Kraftmaschinenanordnung aus verläuft, und wobei die zweite Buchse einen Durchgang umfasst, der durch den Schaumstoffkörper verläuft und dazu ausgeführt ist, den Öleinfüllstutzen zu erfassen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat einen rechteckigen Rahmen umfasst und wobei das zweite Scharnierteil einen gegossenen Zapfen an einem Ende einer Lasche umfasst, die vom Rahmen verläuft, der aus dem Schaumstoffkörper hervortritt.
Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste Scharnierteil C-Haken umfasst, die von einem Einlasskrümmer der Kraftmaschinenanordnung verlaufen, um den gegossenen Zapfen aufzunehmen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Auswölbung von mindestens einem Nockenwellendeckel der Kraftmaschinenanordnung verlaufen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaumstoffkörper ein Polyurethanschaum umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das starre Substrat einen geformten Kunststoff umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 8, wobei der Kunststoff Nylon umfasst.
Einrichtung, die Folgendes umfasst: eine Kraftmaschinenanordnung mit einem ersten Scharnierteil und einer ersten und zweiten Auswölbung, die vom ersten Scharnierteil beabstandet sind; und eine Abdeckung, die ein starres Substrat umfasst, das mit einem flexiblen Schaumstoffkörper umspritzt ist, wobei das Substrat ein integrales Scharnierteil hat, das in das erste Scharnierteil eingreift, und wobei der Schaumstoffkörper eine erste und eine zweite Buchse hat, die jeweils lösbar die Auswölbungen aufnehmen, um die Abdeckung in einer installierten Position zu halten.
Einrichtung nach Anspruch 10, wobei der Schaumstoffkörper einen geräuschabsorbierenden Polyurethanschaum umfasst, und wobei das starre Substrat aus Nylon umfasst, das mit einer Abschlusslasche, die vom Rahmen zu einem gegossenen Zapfen des zweiten Scharnierteils verläuft, einen rechteckigen Rahmen bildet.
Einrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste strukturelle Auswölbung einen Kugelzapfen umfasst, der von einem Nockenwellendeckel der Kraftmaschinenanordnung verläuft, wobei die erste Buchse eine Ösentasche umfasst, die in eine Unterseite des Schaumstoffkörpers geformt und dazu ausgeführt ist, den Kugelzapfen zu erfassen, wobei die zweite strukturelle Auswölbung einen Öleinfüllstutzen umfasst, der von der Kraftmaschinenanordnung aus verläuft, und wobei die zweite Buchse einen Durchgang umfasst, der durch den Schaumstoffkörper verläuft und dazu ausgeführt ist, den Öleinfüllstutzen zu erfassen.